多相流测量技术的研究及其应用前景
油田多相流计量方法研究与探讨
万方数据
第６期增刊
油田多相流计量方法研究与探讨
５９
介质为连续相的测量。电导法是当导电介质为连续相 时替代电容法的一种方法。射线分析法受流态影响小 准确度高，但仪表含放射源物质。电导探针、电容探针 和光纤探针法通过多探头组合检测确定相分布，从而 确定相含率，探针法组成结构相对复杂，设备要求高。 成像法主要有超声成像、射线成像等方法口］，此类方法 原理复杂，仪器费用较高。 弯管流量计已成功应用于水、蒸汽等多种单相流 体测量口“，但在多相流测量方面还是空白。河北理工 学院进行的实验表明流体动力粘性系数从１．３ｃＰ变化 到６．５ｃＰ，弯管流量系数的变化在０．５％左右口“，说明 粘度对弯管流量计流量系数影响较小。２００５年作者
２
多相流计量方法的核心技术
总结国内外的多相流计量方法，其核心技术包括
体流动、压损小、受流体物性变化影响小，非常适合多 相流测量的需要。 相含率测量方法有密度法、电容法、电导法、射线 法、探针法、成像法等多种方法。密度法原理简单易 行，是油田应用最多的一种方法。电容法适合不导电
计量分离器、流量测量、相含率测量几个方面。 计量分离器按照力学原理有重力式、离心式两种。
Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ Ｔｈｅｏｒｙ
［Ｊ］．ＴＨＥ
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Ｏｉｌ—Ｗａｔｅｒ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ
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２００３，１ｉ（１）．
ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ．２００４，９：１４－１７． 口胡
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ｍｅａｓｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｏｉｌ—－ｆｉｅｌｄ ｍｕｌｔｉ－－ｐｈａｓｅ ｆｌｏｗ
多相测量技术的持续发展
米丽华 ：多相 渊量技术的持续发展
４ ９
榈 量 攘 术 的 持 续 凌
翻 译 ：朱丽 华 （ 四川石油钻 采工艺技术研究院 ）
Ｐ ｒ ／ Ｍｅ ￣ｄ ｈ ａ ｖ Ｍ／ ｅ ｚ
校 对 ：姚 煎 春 （ 大庆油 田设计院）
二 、 多相测 量 设 备
对 于北海 使用 的那 套多 相测量 据亦 可从井 口压力 高 于测试 分离器 相测量 工 艺技 术 的应 用 趋 势 表 明 ， 仪 ，作 业人员 的最 初评 价是 ：该设 的工 作限度 时采集 到 ，因而增 宽 了 该技术 已渐趋 成熟 ，正被 越来越 多 备 尺寸小 ，重 量 轻 ，可降低 水下 作 试 井 作 业 包 络 线 业成 本。在早 期 的现 场试验 中，作
图 １ 多 相 测 量设 备 数 量 增 长 为 图 。从 图 上 可 以 看 出 ，设 备 数 量 自
有以下两方面的 原因
１９ ９ ４年 起 一 直 稳 步 增 长 ，而 且 在 最 近 ２年 内有 较 大 幅度 提高 。
当前 ，在 全 球 范 围 内 约 有 ６Ｏ ０
体 １ ％
门工 艺 技 术 的 人 员 是 海 上 作 业 人
使作业 人员与 仪表 商 开发 出了各种 技 术 。 该 技术 应用地 区分 布之 广主要 多相 测量仪 。
三 、应 用 趋 势
现 已开发 出多种不 同性 能与戒
维普资讯
５ ０
田 ： 抽 Ｐ ｈ
小 、重 量轻 ，而且其 应用 也只局 限 陆上 作 业 人 员 使 用 多 相 测 量 于气 体 与液体极 易分 离 的液流 。当 每一相分 别进行测 量 。当液流组 分 ｈ 能 容 易 且 充 分 分 离 时 ，采 用 这 种 方 仪 ，可将 试 井 时 间 降低 到 １—２ ， 前 约 占 多 相 测 量 设 备 数 的 ４ ％ 。 ０ 法 比较合 适 但 是 ，如果 产液 中含 从 而降低 试井 成本 。使用 多相 测量 第二 ，多相 测 量 仪 的 体 积小 ，
多相流量计量技术综述
·技术综述 ·
文章编号 :1001-3482(2Байду номын сангаас08)05-0059-04
相关流量测量技术与过程层析成像技 术相结 合 , 可以通过过程层析成像技术识别流型 , 有针对性 地改变相关流量计的工作参数或选择不同种的相关 流量计 , 必然会有助于增加相关流量计的使用范围 和应用领域 , 在二相或多相流领域产生新一代的智 能化的在线检测仪器 。过程成像系统构成如图 2 。
图 2 过程成像系统构成
近年来 , 油气开发向海洋 、沙漠和极地等地区扩 展 , 开发的油层更深 、油的粘度更高 , 使开发成本不 断上升 。 多相计量技术摒弃造价昂贵的基于测试分 离器的计量站(测试分离器)和计量管汇 , 从而节省 大量的投资 、缩短建设周期 、降低操作费用和改善油 藏管理等 , 对降低新油气田的开发成本起到了重要 作用 。
2 相关测量技术的发展现状
1961 年 , But terfield 等人利用热轧带钢表面存 在的微小凹凸不一致性在运动过程中所引起的随机 噪声信号 , 首先提出并实现了热轧钢速度的相关测 量系统 。而后 , 英国 、西德 、美国 、日本等许多国家的 测量技术及仪表工作者相继展开了相关流量测量技 术的研究 。 1968 年 M .S .Beck 和 A .P lasko w ski[ 1] 采用电容传感器技术 , 成功地实现了在线气 、固二相 流的非接触式相关方法测量 。 70 年代初期 , 研制快 速而又廉价的在线流量测量用相关仪器成为重要课 题 , 目前已有几种产品投入了市场 。
Abstract :Well li quid belong s t o m ul tiphase fluid .T he tradi tional met hod of measuring it costs a lot , but t he eff iciency is low .T he measurement of multi phase flo w i s mo re eco nom ic .T he principles of related f low measurement technolog y and development of the applicatio n of well liquid' s on-line measurement are int roduced in this paper .It uses the w ay of com bini ng the process t omog raphy technolo gy and related f low m easurement technology , t o improve the measurement accuracy t o ±5 %, t he requirem ent s o f t w o-phase f low pat terns under di ffe rent flow measurement are sati sfied . Key words:relevant analysi s ;mul ti-phase f low ;f low measurement ;pro cess t omo graphy
多相流量计原理
*
文丘里流量计 ——基本计算公式
差压式流量计的基本方程：
Qv ——体积流量； Qm ——质量流量； C——流出系数（Discharge coefficient）； E——渐进速度系数； d——节流元件内径（如喷嘴喉部）； ε——流束膨胀系数，对于液体ε=1； ρ1——节流件上游流体工作状态下的密度； ΔP—节流件前后的压差； β——节流件内径与测量管内径之比 β=d/D； D——测量管内径。
典型的测量准确度
5
准确度 重复性
6
毛液量 ±5-10%（相对误差） ±5%
气量 ±10% （相对误差） ±5%
含水率 ±2% （绝对误差） ±1%
置信度为90%
海默多相流计性能及结构 海默MFM2000 LG型（低含气型）
数据处理系统组成
压力变送器、温度变送器
双能伽马传感器
文丘里流量计
C
B
A
D
海默多相流计性能及结构 ——海默MFM2000 LG型（低含气型）
仪表测量范围
含水率测量范围 0-100%
含气率测量范围 0-15%
流量测量范围 8:1
典型的测量准确度
5
准确度 重复性
DUAL
DP
TT
PTLeabharlann DPDPQmass total
Q oil = ( 1-GVF ).( 1-WLR ) . Q total Q water = ( 1-GVF ).WLR . Q total Q gas = GVF . Q total
ag
SINGLE
3’’ Venturi Meter
GROSS FLOW
2
通过对分离器的压力控制进行气体排放并对气体进行计量
多相流流量检测综述
1 多相流检测综述多相流是两个及以上的相组合在一起，且具有明显相间界面的流动体系。
这种现象在工业过程如能源、石油、化工、医药等中广泛存在，且起着重要的作用。
而为了对多相流进行科学研究，以及让多相流在工程实际中起到良好的作用，就需要对其过程机理和状态有清楚的描述，对其过程参数有准确的检测。
而在工业过程中，由于工程实际以及对过程监控的要求，多相流各相的实时流量检测是十分重要的，因此多相流流量也是多相流过程参数中，最为主要的需要检测与控制的参数。
多相流检测亦可根据其检测方式的不同分为直接法和间接法。
直接法可以通过直接测量检测到待测参数，而间接法需要在测量值与待测参数之间建立关系式，通过得到的测量值来计算待测参数。
而对于多相流流量的测量，既有直接测量的方法，也有间接法来测量。
2 多相流流量检测方法2.1 差压流量计差压流量计的原理是：让流体通过节流组件，在节流组件前后流体会有压力差，通过测出压力差，利用伯努利方程，就可以计算出流体的流量（流速）。
根据文丘里效应设计的文丘里流量计是多相流检测中最常见的一种。
将文丘里流量节与相含率检测装置一起使用，不但可以测得多相流的总流量，还可以得到各分相的流量。
差压流量计也有缺陷，节流组件介入了流体的流动，因此会对其流动产生干扰，进而会造成了额外的压降。
2.2 容积流量计让流体流经容积式流量计，随着流体的流动，容积式流量计会转动，而流量计每转一圈，计量室会排除体积固定的流体，记录计量室排出的流体体积及时间，通过这两者可以计算出流经流量计流体的体积流量，即流速。
从原理上看，容积式流量计的计量室转速越快，说明流体的流速越快，但在实际情况中，只有当流体流速处在一定范围内时，这种关系才存在。
容积流量计可以按照其测量组件的结构来进行分类，主要有以下几种：椭圆齿轮流量计、活塞式流量计、刮板式流量计等。
容积式测量技术有测量精度高、调节比大、输出的信号与流量成比例、不需要前置直管段的优点。
流体力学的发展现状
流体力学的发展现状流体力学是研究流体力学性质和行为的学科，涉及流体的运动、力学和热力学等方面。
随着科技的不断发展，流体力学在各个领域都有着广泛的应用，如航空航天、海洋工程、能源领域等。
本文将介绍流体力学的发展现状。
一、数值模拟技术在流体力学中的应用1.1 数值模拟技术的发展随着计算机技术的不断进步，数值模拟技术在流体力学中得到了广泛应用。
1.2 流体动力学模拟数值模拟技术可以模拟流体的运动状态和流场分布，帮助工程师优化设计。
1.3 求解流体方程的数值方法数值方法的发展使得求解流体方程变得更加高效和精确。
二、多相流体力学的研究进展2.1 多相流体的特性和行为多相流体力学研究不同相态流体的相互作用和运动规律。
2.2 气液两相流体力学气液两相流体力学在核工程、石油工程等领域有着重要应用。
2.3 多孔介质流体力学多孔介质流体力学研究地下水流动、油藏开采等问题。
三、激光测量技术在流体力学中的应用3.1 激光多普勒测速技术激光多普勒测速技术可以实时测量流体的速度和流场分布。
3.2 激光干涉技术激光干涉技术可以用于测量流体的密度和压力分布。
3.3 激光诊断技术激光诊断技术可以实时监测流体的性质和变化。
四、流体力学在航空航天领域的应用4.1 飞行器气动力学流体力学在飞行器气动设计和性能优化中起着关键作用。
4.2 涡流控制技术涡流控制技术可以改善飞行器的气动性能和稳定性。
4.3 高超声速气动力学高超声速气动力学研究在超音速飞行器设计中具有重要意义。
五、流体力学在能源领域的应用5.1 水力学水力学研究水流动的规律和水力发电技术。
5.2 气体动力学气体动力学研究气体的流动和燃烧过程，应用于燃气轮机等领域。
5.3 流体力学在核能领域的应用流体力学在核反应堆设计和安全评估中发挥着重要作用。
总结：流体力学作为一门重要的学科，正在不断发展和完善。
数值模拟技术、多相流体力学、激光测量技术等新技术的应用为流体力学研究带来了新的机遇和挑战。
仪器科学与技术专业就业前景
仪器科学与技术专业就业前景仪器科学与技术专业就业前景在日常生活中，我们或多或少都有了解过一些专业院校的相关知识吧，下面店铺为大家整理了关于仪器科学与技术专业就业前景相关内容，欢迎分享，希望对大家有帮助。
仪器科学与技术专业就业前景还不错工作好找。
其月平均工资约7314元，最低工资约2526元，最高工资为15000元以上仪器科学与技术专业介绍仪器科学与技术是信息科学与技术的重要组成部分，是信息的源头技术，主要研究获取、存储、处理、传输和利用信息的现代科学技术及仪器，包括测控技术及仪器、现代传感技术、精密计量理论与应用、微系统理论与应用、微小型机电系统、智能结构系统与技术、信号分析与数据处理等。
现代科学仪器及设备是机、电、光、计算机、材料科学、物理、化学、生物学等先进技术的高度综合，它既是知识创新和技术创新的前提，也是创新研究的主体内容之一。
目前本学科技术的发展趋向智能化、微型化、集成化和系统工程化，其发展及应用与现代科技的各个领域的发展密切相关，在生物、医学、材料、航天、环保和国防等领域尤其突出，就业领域极其广泛。
经过近几十年的稳步快速发展，仪器科学与技术学科迎来了空前的发展机遇。
仪器科学与技术是一门正在蓬勃发展的多学科交叉的新技术前沿学科，是信息技术的三大支柱之一。
随着科学技术的发展，仪器科学与技术在现代战争、电子信息、通讯、航空航天、仪器仪表等许多领域发挥着越来越重要的作用，成为国家间军事和经济实力竞争的关键学科之一。
例如，在我国飞机汽车大尺寸测量、神舟系列、石油管道检测等重大工程和项目中仪器科学与技术学科具有广泛与成功的应用。
仪器科学与技术专业主要专业设置1.精密仪器及机械(080401)(1)精密测控技术及仪器智能化主要研究几何量超精测试技术与仪器，关键零部件精密自动检测技术，智能化仪器仪表，测试信号分析与处理，工业及商贸计量技术，动态与瞬时测试技术，纳米测量技术。
(2)光电检测技术及仪器光谱测量技术，近红外光谱技术应用，新型光源检测技术，生物光电检测技术，应用激光技术，图像处理技术，非线性对象的识别和建模技术。
多相流检测研究进展
工 业 技 术113科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI：10.16661/ki.1672-3791.2017.27.113多相流检测研究进展邢天阳(东南大学吴健雄学院 江苏南京 211189)摘 要：流体的多相流动广泛存在于多个领域，如动力、石油、化工等。
多相流检测一直是流体测量领域的一个难点。
本文分析了多相流体的流动特征，说明工业检测多相流的困难所在。
本文介绍了现阶段多相流流体检测现状，详细介绍现阶段较为成熟的工业多相流检测手段、说明其检测原理并分析各自的优缺点。
主要介绍过程层析成像技术理论以及过程层析多相流基本原理以及结构组成。
由此分析并提出多相流检测今后可能的发展方向。
关键词：多相流 过程层析成像 发展趋势中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2017)09(c)-0113-02现阶段，多相流检测技术需求最大的石油工业。
国内外是由工业经过几十年的发展，现阶段的研究重点转移到了研究高含水率的油、气、水多相流量计。
但是目前，世界大部分油井尚未到达高含水率开采阶段。
不可否认，高含水率多项流量计是未来的发展趋势，具有重大的研究价值。
本文所研究的多相流检测技术以油、气、水多相流的流量测量为主要研究对象。
1 多相流的特征多相流是指含有两项及两项以上的物质或者相的流动，多项流动的主要特征有以下几个方面，第一，不均匀速度，相间速度不均匀；第二，相不稳定，多相流的相界面的时空不稳定；第三，特性复杂，多相流的特征参数比单项流动要多。
多项流动检测困难之处体现在：第一，非均匀混合，各相有趋向分离的趋势；第二，不稳定流动，相间存在相对速度，相界时空不稳定；第三，不规则混合，混合结果没有规律性。
第四，各相之间存在相互作用。
例如气体在液相中被吸收等。
第五，流动形态较为复杂，表征多相流的特征参数较多。
2 多相流检测现状从检测模式分类，现阶段检测多相流方法主要有分离式检测法、部分分离式和不分离式检测法。
多相流采油测试中的流体性质测量方法及准确性评估
多相流采油测试中的流体性质测量方法及准确性评估摘要：随着多相流采油技术的广泛应用，对流体性质测量方法及准确性的评估变得至关重要。
本文综述了目前常用的多相流采油测试中的流体性质测量方法，包括压力传感器、声速测量、密度测量等。
通过对各种方法的原理、优缺点以及实际应用进行分析，评估出它们的准确性及适用范围。
结果表明，不同的测量方法在不同的操作条件下具有不同的准确性与可靠性。
因此，在多相流采油测试中选择适合的测量方法，结合相关的准确性评估指标，对于提高测试结果的精确性和可靠性是至关重要的。
关键词：采油测试；流体性质；测量方法引言多相流采油技术在油田开发中发挥着重要作用，流体性质测量是其中不可或缺的一环。
准确评估流体性质测量方法的准确性对于优化采油过程至关重要。
本文旨在综述多相流采油测试中常用的流体性质测量方法，并评估其准确性。
具体包括压力传感器、声速测量和密度测量等方法。
通过对各种方法原理、优缺点以及实际应用的分析，探讨它们的准确性和适用范围。
1.常用的多相流采油测试中的流体性质测量方法1.1压力传感器的原理和应用压力传感器是一种用于测量液体或气体压力的装置。
其原理基于压阻效应，通过将压力传感器与压力源连接，并将压力转化为电信号。
当压力施加在传感器上时，内部压阻元件产生电阻变化，由此转换成与压力成正比的电压输出。
在多相流采油测试中，压力传感器广泛应用于测量油井或管道中的液体和气体压力。
它们能够提供重要的压力数据，用于监测生产过程、评估油井性能和优化生产策略。
压力传感器具有响应速度快、精度高、稳定性好等优点，适用于多种环境条件下的压力测量。
1.2声速测量方法的原理和应用声速测量方法是一种基于声波传播速度的流体性质测量方法。
其原理是通过测量声波在流体中传播的时间和距离，计算出声速，从而推断流体的性质。
在多相流采油测试中，声速测量方法被广泛应用于确定流体的密度和粘度。
通过将声发射器和接收器放置在流体中，测量声波的传播时间和距离，可以计算出声速，并将其与已知流体性质进行比较以得出流体密度和粘度的估计值。
石油生产井油气水多相流气相测量方法
03
技术研发成果
经过多次试验验证，新型测量技术具有较高的准确性和稳定性，能够满
足实际生产的需求。
新型测量技术应用实例
应用实例一
采用新型测量技术对某油田的油气水 多相流进行测量，通过与传统的测量 方法进行对比，发现新型测量技术的 测量结果更加准确可靠。
应用实例二
将新型测量技术应用于某气田的开发 过程中，通过实时监测油气水的流量 和比例，提高了生产效率并降低了生 产成本。
05
新型油气水多相流气相测量技 术及应用
新型测量技术研发
01 02
技术研发背景
石油生产井中的油气水多相流测量对于提高石油生产效率、降低成本具 有重要意义。然而，传统的测量方法存在一定的局限性，需要研发新型 的测量技术。
技术研发过程
通过理论分析、实验研究、数值模拟等方法，研发出新型的油气水多相 流气相测量技术。
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激光多普勒测速法
利用激光多普勒测速仪测量油气 水多相流中各相的速度分布，结 合气相速度与含量的关系，推算 出气相含量。
04
实验及结果分析
实验装置与流程
实验装置
油气水多相流实验装置，包括分离器 、计量泵、混合器、管道、传感器等 部分。
实验流程
将油气水混合物通过计量泵送入混合 器中，在混合器中充分混合后进入管 道，通过传感器测量气相流量和含气 率等参数。
石油生产井油气水多相流气 相测量方法
汇报人： 2023-12-15
目录
• 引言 • 石油生产井油气水多相流基础
理论 • 气相测量方法 • 实验及结果分析 • 新型油气水多相流气相测量技
术及应用 • 结论与展望
01
引言
油气水多相流测量技术的研究的开题报告
油气水多相流测量技术的研究的开题报告一、研究背景随着能源需求的不断增长，油气开采日趋复杂，多相流测量技术也成为了研究的热点之一。
多相流是指在同一管道或介质中同时存在液态、气态和固态多种相的流动，这种流动具有复杂性、不规则性和不稳定性，使得多相流测量成为了一项具有挑战性的技术。
油气水多相流是多相流测量技术应用的重要领域之一，由于不同相之间的特性不同，传统的单相流测量技术难以准确测量油气水三相的流量和比例。
因此，油气水多相流测量技术的研究对于油气开采具有非常重要的意义。
二、研究目的本研究旨在针对油气水多相流测量技术的难点及其在油气开采中的应用，开展相关研究，探究多相流测量技术的发展现状与未来发展趋势，以期为油气开采技术提供有效的支撑。
三、研究内容1. 油气水多相流测量技术的原理及分类2. 多相流测量技术的应用现状及发展趋势3. 多相流测量技术的关键问题和研究进展4. 基于图像处理的多相流测量技术研究5. 基于声波传感器的多相流测量技术研究6. 基于质谱分析的多相流测量技术研究四、研究方法1. 文献综述法：通过查阅相关文献，了解多相流测量技术的原理及其应用现状，了解国内外多相流测量技术的研究进展和存在的问题。
2. 比较研究法：在多种多相流测量技术中，选择图像处理、声波传感器和质谱分析技术进行比较研究，探究各自的优缺点及适用范围。
3. 数据统计法：通过现场实验和样本数据分析，建立多相流测量技术的模型，并对实验结果进行数据分析和统计，验证研究成果的可靠性。
五、预期成果1. 系统掌握油气水多相流测量技术的原理及不同分类方式。
2. 对多相流测量技术的应用现状及发展趋势做出准确评估。
3. 对多相流测量技术的关键问题和研究进展做出系统总结和分析。
4. 各种多相流测量技术的优缺点进行全面比较，并掌握各自的适用范围。
5. 建立多相流测量技术的模型，对实验结果进行数据分析和统计，验证研究成果的可靠性。
六、研究意义本研究的结果将有利于优化油气开采工艺，提高油气生产效率和资源利用率，为油气行业的创新发展提供良好的技术支撑。
国内外多相流计量技术的发展
国内外多相流计量技术的发展摘要伴随着石油工业的不断发展，石油的开发已由较容易开发的内陆地区向深海及沙漠地区发展，并孕育出了管道多相流的输送技术.本文就今年来多相流计量技术的发展作了简单的归纳.关键词多相流；计量技术；流量计60年代开始人们就对多种存在形式的流体在同一输送管中的输送状态作了研究，由于当时工业水平的限制，多相流输送技术一直存在缺陷，其中最为核心的是多相流的计量技术。
近年来，随着计算机技术的快速发展，以油气水混输技术为代表的多相混输技术不断发展，多相流的相关测量技术得到了极大的进步，因而可以使该技术能够在目前的生产中应用。
加之目前油田开发逐步进入海洋，又使得该技术有了更为广阔的应用空间，同时也促进了该技术的发展。
国内外公司相继投入大量的资金研发多相流计量计，并广泛的实验与应用。
多相流的技术发展，实现了进口原油的多相流计量，与传统的分离计量相比，有了极大的提高。
这一技术实现了油田井口计量技术里程碑式的改进。
传统分离计量设备需要极大的投资，通过改进后的技术，可以实现设备的小投入，带来了可观的经济效益。
在沙漠和深海的油田开发中，由于其具有工艺简单，计量精确的特点，更容易产生经济效益，故而应用也更为广泛，所以本文在这里简要介绍了国内外多相流计量技术的发展历程，并就现在多相流测量技术的发展作了简要的介绍。
1多相流计量技术现状多相流的测量技术在开发上面也有很多的技术难题，不少的研究机构和厂家在研究整个测量流程的时候都或多或少的遇到了各种各样的难题，但每个厂家均在其自己研究的产品上获得了突破，解决了相应的技术难题。
比如利用小型取样分离技术的多相计量系统，在测量的过程中就会遇到原油起泡的问题，如果分离器内的气液分离效果不好，含水量的测量值就会不精确，甚至出现较大的偏差，多相流计量机的性能也会受到影响。
而采用微波、电感和电容技术实现多相流测量的流量计，它又只有满足在油连续相乳化液的流型的条件下才能使用，假如流体中的必要的特征出现变化或是不存在，往往会影响测量的精度出现大幅度的改变。
多相流量计的原理与开发应用简介
多相流量计的原理与开发应用简介国内外发展现状国内外多相流量计早在20世纪60年代就曾进行过研究，但由于当时的技术条件限制，未获得可供应用的成果。
近年来，相关流量测量技术、计算机自动控制和数据处理技术的发展，刺激了多相流测量技术的开发与研究，美国、挪威、法国、英国、俄罗斯等国家的一些大石油公司，相继投人大量的人力、财力进行多相流量计的研制和开发，并建立了一批多相流检定装置，使得这一技术获得实质性的进展，研制出一批可供生产应用的试验样机。
当然就目前来说，大多数的测试技术仅局限于实验室研究，为数不多的商品化的多相计量仪表在工业应用中也存在着一定的局限性，并且造价昂贵。
从计量方式看，多相流量计可以分为全分离式、取样分离式和不分离式三种。
全分离式多相流量计是在井液进入计量装置后先进行气液分离再分别计量气液两相的流量，测出液相的含水率，求出油气水各相含量。
其典型代表为Texaco 公司研制的SMS多相流量计，它是较早用于现场测试的一种多相流量计，它是将流体分成气、液两相，然后用流量计液相测液体流量，用微波监测仪计量液相的含水率，气相用涡轮式流量计计量。
目前其计量精度是，含水率精度±5% 、油和水流量精度±5%、气体流量精度±10%。
取样分离式多相流量计是在计量多相流总流量和平均密度的基础上，提取少量样液加以气体分离，并测定油气水各相的百分含量，通过计算获得油气水各相的流量。
其中Euromatic公司开发的多相流量计较有代表性，它是最早用于现场测试的一种多相流量计，它由透平式流量计和γ密度计组成。
透平式流量计用来测量流体的体积流量，γ密度计测量流体的密度。
透平式流量计附近装有旁通管线用于分离液体测取密度。
不分离式多相流量计是在不对井液作任何分离的情况下实现油气水三相计量，是多相流量计的发展主要方向。
其技术难度主要体现在油气水三相组分含量及各相流速的测定。
目前，相流速测量技术主要有混合+压差法、正排量法和互相关技术，其中互相关技术应用最多。
生产井多相流测量技术。第四章,油气井x射线多相流测量技术知识
生产井多相流测量技术。
第四章,油气井x射线多相流测量技术知识油气井X射线多相流测量技术是一种常用的生产井多相流测量技术，其原理是利用X射线的穿透性能和材料对X射线的吸收能力不同，通过对井下井筒内流体的X射线吸收情况的测量与分析，获取流体的组分分布、含气率以及流速等多个参数。
该技术在油气工业中具有重要的应用价值，可以提供对于井筒内流体及油气井产能的准确监测和评估。
1. 原理及测量方法油气井X射线多相流测量技术基于X射线在物质中的吸收特性，通过对井下流体的X射线吸收程度进行测量与分析，获取流体的组分分布、含气率、流速等多个参数。
测量方法可以采用射线源与探测器组合成一个探测系统，通过扫描井筒内的流体进行测量；也可采用固定源与探测器的组合，通过连续测量井筒内流体的X射线吸收情况。
2. 测量参数油气井X射线多相流测量技术能够提供多个重要的测量参数，包括：- 流体组分分布：通过测量流体中不同组分对X射线的吸收能力，可以得到各组分的分布情况，如含油率、含水率等。
- 含气率：通过测量流体中气相对X射线的吸收情况，可以获得流体的含气率，进而评估井的含气性能。
- 流速：通过连续测量流体对X射线的吸收情况，可以实时计算流体的流速。
- 质量流量：通过流速和流体组分分布两个参数，可以计算出流体的质量流量。
- 温度、压力等参数：通过井底计量系统与X射线多相流测量技术相结合，可以测量流体的温度、压力等参数。
3. 应用领域及优势油气井X射线多相流测量技术主要应用于油气生产过程中，用于生产井的实时流体监测与评估。
具体应用领域包括：- 油气田评价：通过分析井筒内流体的组分分布、含气率等参数，可以准确评估油气田的产能和储量。
- 生产井管理：通过实时监测井筒内流体的流速、含水率等参数，可以对生产井进行优化管理，提高生产效率。
- 油藏压力评估：通过测量流体的温度、压力等参数，结合流体性质，可以评估油藏的压力变化情况，指导油井的生产调控。
粒子追踪测速(PTV)技术及其在多相流测试中的应用
粒子追踪测速(PTV)技术及其在多相流测试中的应用粒子追踪测速即PTV方法是近年来受到较多关注的一种多相流全场测试技术。
本文通过文献综述总结了该方法的最新进展，涵盖了其试验装置构成、多相流图像数据的处理、粒子匹配算法的分类及特点等专题内容，着重对粒子匹配进行了讨论。
最后结合工程应用实例分析了使用该方法时应注意的问题。
1、前言多相流动是自然界及工业生产(特别是过程工业)中最普遍的现象之一。
研究多相体系中各相的运动及其作用规律兼具理论及现实意义，各种测试方法层出不穷，粒子追踪测速方法(PTV)就是其中颇具特色的一种。
该方法就是通过追踪单个粒子的运动轨迹计算其速度，属于Lagrange类方法，因此能够实现较高的空间精度，近年来在流动测试领域得到了广泛的应用。
2、粒子追踪测速方法粒子追踪测速可通过2种方式实现:分析顺序采集的、曝光时间较短的多帧图像数据，匹配同一物理粒子计算其位移(速度)，或计算较曝光时间下的粒子光学轨迹长度。
尽管后者成本低、实时性强、操作简便，但其精度和处理复杂流动的能力尚未得到认可，目前研究实践中前者仍占绝对主流，本文围绕这一类PTV技术展开。
此处的“粒子”既可以是连续相的示踪剂、也可以是分散相，一些具体处理上的差别将在后文介绍。
2.1、数据采集PTV测速的硬件系统由流体通道、示踪剂或分散相注入设备、光源、图像采集设备、通信设备等构成。
流体通道即研究的流场，一些典型的例子包括风洞、水槽等;满足一定要求的微小固体颗粒、液滴及气泡均可作为连续相的示踪剂，将其注入流场之中一般需要专门的设备。
当然，由于PTV方法最终处理的对象是数字图像，因此光源及图像采集设备是硬件系统的核心。
光源的种类包括激光、卤素灯光、LED灯光及X射线等，其中以激光较为常用，可分为连续和脉冲形式;为了对光源产生的光进行处理，使之满足波长、方位及形状的要求，PTV测试系统中还常安装滤镜、反射镜和透镜等光学元件。
图像采集设备主要是CCD和CMOS型的各种数字相机，近年为满足高速流动测试的要求，帧率较高的高速数字照相机的应用不断增加。
反应器设计中的多相流动研究
反应器设计中的多相流动研究在化学工程和相关领域中，反应器的设计是一个至关重要的环节，而其中多相流动的研究更是关键所在。
多相流动指的是在同一系统中存在两种或两种以上不同相态物质的流动现象，比如气液、液液、气固、液固等。
这种流动现象的复杂性和多样性给反应器的设计带来了巨大的挑战，同时也为优化反应过程、提高反应效率和产物质量提供了广阔的研究空间。
多相流动对反应器性能的影响是多方面的。
首先，它会影响反应物的混合程度。
在一些反应中，反应物需要充分混合才能发生有效的反应。
如果多相流动不均匀，可能会导致局部反应物浓度过高或过低，从而影响反应的速率和选择性。
例如，在气液反应中，气体的分散程度和液体的流动状态会直接影响气液接触面积和传质效率。
其次，多相流动还会影响传热效果。
不同相态物质的热导率和比热容通常不同，它们之间的流动和传热过程复杂多变。
如果传热不均匀，可能会导致局部温度过高或过低，从而引发副反应、降低催化剂活性甚至损坏设备。
此外，多相流动还可能导致固体颗粒的沉积、磨损和堵塞等问题，影响反应器的正常运行和使用寿命。
为了深入研究多相流动现象，研究人员采用了多种实验和模拟方法。
实验方法可以直接观察和测量多相流动的特性，但往往受到实验条件和测量手段的限制。
常见的实验方法包括高速摄影、激光多普勒测速、粒子图像测速等。
这些技术可以获取流场的速度、浓度、温度等信息，但对于复杂的多相流动系统，实验测量的难度较大，且成本较高。
相比之下，数值模拟方法具有成本低、效率高、能够模拟复杂工况等优点。
通过建立数学模型和采用适当的数值算法，可以对多相流动过程进行预测和分析。
常见的多相流模型包括欧拉欧拉模型和欧拉拉格朗日模型。
欧拉欧拉模型将不同相态视为相互渗透的连续介质，通过求解各自的守恒方程来描述多相流动；欧拉拉格朗日模型则将其中一相视为离散的颗粒，通过追踪颗粒的运动轨迹来研究多相流动。
数值模拟方法可以帮助研究人员优化反应器的结构和操作参数，减少实验次数，提高研发效率。
多相流参数的测量技术
起流动的微粒上时, 产生的散射光频率和入射 光频率
之偏移( 称多普勒频移) , 与流体速度成正比, 因而只要
测出多普勒 频移就 可确定微 粒的, 亦 即流体 的流速。
微粒可以是夹在气流中的液滴, 夹在液流中的 气泡和 夹在气流或液流中的固体颗粒等任一形式。而相关法
测速度是在流动的上下流各布置一个传感器, 就可以
R 12( S) 在 Sm 处达到最大, 为渡越时间, 于是流动速度
v 为:
v=
L 12 Sm
( 2)
式中: L 12为上下游两个传感器之间的距离。
( 2) 节流法测量流量。节流装置是测量单 相流量
的基本元件之一。它的工作原理是在管路上安装静态
混合器, 当油气水三相混合物通过节流装置时, 由于静
态混合器的混合作用, 在节流装置处油气水三 相混合
物可以看作为单相流体, 它具有三相混合物的 物理性
质。节流装置前后的静压差与三相混合物的流量及分
相含率等因素有关。
Qm=
A
$p Qm
( 3)
式中: Q m 为三相混合物的体积流量;
A为流量系数;
为可压缩系数;
$p 为节流装置前后的静压差;
Qm 为三相混合物的密度。
( 3) 利用 CYG19 型 小差 压 传感 器测 量 压 力降。
测量与设备
由误差理论可知, 当
若测量数据 Ri 的分散度较大, 则表明所测弧段与
| $R i | E 3RR
( 8)
时, 可以认为 Ri 是一个有粗大误差的半径测量值, 可
圆弧有较大的不同, 可以断定它不是一个圆弧, 此时 R 无实际意义。
能是由于测量不当引起, 应当剔除。剔除粗大 误差之 后, 应重新计算 R 及 RR 值。重复上述过程, 可以较准
多相流量计在海洋石油工程中的应用_赵丹
多相流量计在海洋石油工程中的应用赵丹，贾明鑫，张小钢，魏丽（海洋石油工程（青岛）有限公司，山东青岛 266520）摘要：在原油开采过程中，为了优化生产参数，提高采收率，需对油井产出液中各组分的体积流量进行连续计量。
随着海洋油气的开发，传统的分离式计量方法已越来越不能适应生产需要，多相流量计逐渐开始得到应用，并有取代传统计量方式的趋势。
针对此种趋势，结合目前国内海洋工程中多相流量计的应用情况，通过多相流量计14-J-2000在曹妃甸项目某组块上的实际应用，深入分析了多相流量计的测量原理、组成结构、工艺流程及系统连接，并对其系统安全、使用环境等提出要求。
与传统的分离式计量方法相比，展示了多相流量计的应用在成本及创造的经济效益等方面的优势，总结了多相流量计的自身优点，分析了其在海洋环境中尚需完善的功能，考虑在海洋环境中的实用价值，对其进一步的应用作出展望。
关键词：海洋石油平台；多相流量计；测量原理；应用1 背景为了油井计量和油藏动态管理，确定最佳产量和油田开采时间，油藏工程师要求经常监视单井动态，掌握单口油井的产量，包括每口油井的产油量、产水量和产气量。
传统做法是将油井产出液经计量分离器分离成油相、水相和气相, 再采用各单相测量仪表或装置测量获得三组分的各自含量, 然后再混合输送到泵站进行生产处理，系统的质量和体积都较大，给设计和施工增加了很大难度。
特别是随着近年油气开发向海洋、沙漠和极地等地区发展，以及所开发的油田油层更深、油质更重的特点，造成油田开发成本不断上升，石油工业界对新的开采技术的需求日益迫切，多相计量技术正是在这种背景下应运而生的。
2 海洋石油工程多相流量计的使用情况从80年初至今，国内外多相计量技术的开发和应用取得重要的进展。
截至目前，国际公认的达到商品化程度并且在工业现场进行了较为广泛的试验和应用的多相流量计包括：美国Agar公司的Agar-301和Agar-401，中国海默仪器制造有限责任公司的MFM2000，挪威Fluenta公司的Fluenta 1900VI，MFI公司的Multi-fluid以及Framo公司的Framo多相流量计等［1］。
多相流量计的原理及发展
摘要： 多相流量计是对油、气、水三相在不分离情况下进行连续、在线、自动计量的设备，
它是应用在海洋工程中的一项新技术。文中介绍了多相流量计的测量原理、发展过程及与传统流 量计的对比。
资金投入
一 次投 资 略 低；占 地 一 次 投 资略 高；占 地 面积 大， 潜 在 投 资 多； 面积 小， 潜 在 投 资 少； 人工维护费用高 人工维护费用很低
. 多相流量计
多相流量技术就是将一种多相流量计直接安装 在油气集输管线上，采用先进的测量技术，对油、 气、水三相在不分离情况下进行连续、在线和自动 计量，从而可以取代传统的由测试分离器及其辅助 系统组成的计量装置，简化油气生产工艺流程，降 低投资，减少操作成本。鉴于多相流量计有缩小使 用空间和减轻测试设备重量等优点，其在海洋石油 工程中的应用正在迅速增长。 ./. 多相流量测量的基本原理 在油气混输管线中，油井产出的原油、伴生天 然气和矿化水形成了一种相态和流型复杂多变的多 相流，是一个多变量的随机过程。一般地，多相流 万方数据 量计需要用以下的参数来计算各相流量： !各相在
、 （"） 、 （$）和（&）式，油、气、水 综合（!） 三相在实际状况下的体积流量 % I、 % J、 % K 可以 分别表示为： （! . & K） % I G!I ! H（! . & J） % J G!J ! H & J % K G!K ! H（! . & J） & K （’） （)） （,）
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超声波多相流测量技术的研究及应用
超声波多相流测量技术的研究及应用随着科技的不断发展和进步，测量技术也获得了前所未有的提升和创新。
其中，超声波多相流测量技术可以说是近年来备受关注的一种新型测量方法。
在不同领域的应用中，该技术已经显示出了其独特的优势和潜力。
本文将就超声波多相流测量技术的研究与应用领域进行简要介绍。
一、超声波多相流测量技术的概述超声波多相流测量技术是一种测量多相流中气泡、液滴、颗粒等固液气等不同物质间的相对速度、体积分数、物质浓度等物理和化学参数的方法。
该技术通过探测物理量的变化，如声速、衰减、反射等变化，实现对多相流介质的测量。
超声波多相流测量技术的测量原理主要是通过超声波在介质中的传播速度、衰减和反射等定量特性来实现多相流测量。
超声波的特性是介质的声速、频散、吸收、散射，因此，对于介质中不同物质组成的特性表现也不一样。
通过检测超声波的传播速度、衰减和频率，可以推断出流体材料的运动情况，从而定量分析气泡、液滴的体积分数及其尺寸分布，颗粒、浓度等参数。
二、超声波多相流测量技术的研究成果超声波多相流测量技术的研究始于二十世纪上半叶，但直到近年来，随着高速数字信号处理技术与超声波多相流测量技术的结合，研究才有了突破性的进展。
近年来，国内外学者在该技术方面取得了许多成果。
在应用方面，超声波多相流测量技术在化工、石油、生物医药、环保等各个领域都有广泛的应用。
如在化工领域中，超声波多相流监测技术可以进行催化反应进程、气泡的形态和大小、气泡上附着物的形态等的研究；在石油领域中，该技术可以用于油水混合物的浓度及其分布，研究其流动性能和行为规律；在生物医药领域中，可以应用于癌症细胞的检测、细胞培养的测量、药物释放效果的检测等方面；在环保领域中，可以用于水池中的气泡、颗粒、沉积物、底泥的监测等。
三、超声波多相流测量技术的应用案例在工业实践中，超声波多相流测量技术已被广泛应用于不同的领域。
以下是该技术在石油领域、化工领域和生物医药领域的应用案例。
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多相流测量技术的研究及其应用前景
曹艳强 曹岩
西安石油大学石油工程学院 陕西 西安 710065
摘要：多相流广泛存在于石油工业中,因此对于多相流的测量就具有非常重要的意义。
然而,由于多相流在流动过程中流型复杂,成分多变。
到目前为止,多相流的测量仍然是石油行业中的一个难题，但同时多相流技术的应用潜力还是被大家非常看好的。
关键词：多相流 压降 分相含率 空隙率 速度 流量
1多相流简介
在大自然中,物质可以分成气相、液相和固相三相[]
1。
顾名思义多相流就是指同时存在两种或两种以上不同相混合物质的流动。
在日常生活中常见的多相流有气固两相流、气液两相流、液固两相流、液液两相流以及气液液、气液固多相流等等。
在多相流的研究中,通常将在同一自然相中存在明确界面的不同物质当作不同相进行研究,如在油水混合物中,由于油和水互不相溶,那么就会在两者之间存在明显的相界面,这样就称为油水两相流。
多相流在石油化工行业中是一种十分普遍的现象。
在石油开采过程中，从采出到运输都会存在油、气、水三相混输，这是一种很典型的多相流，甚至还存在油、气、水、沙四相流。
多相流是在流体力学，物理化学，传热传质学，燃烧学等学科的基础上发展起来的一门新兴学科,对国民经济的发展有着十分重要的作用,它广泛存在于能源、动力、石油化工、核反应堆、制冷、低温、环境保护及航天技术等许多工业部门。
因此，虽然多相流的发展历史只有短暂的几十年，但由于油气水多相流检测技术的研究具有重要的理论和工程意义，发展脚步很快。
尤其是在20世纪50年代以来,由于石油化工行业中高参数的引人,以及对环境保护的日益重视,在一定程度上大大地促进了多相流研究及其应用的发展[]2。
2多相流的测量参数[]3
在多相流的流动过程中，由于相与相之间的作用，就会有分布和形状在空间和时间里都是可以随时变化的相界面，而相与相之间又会存在不同的速度，导致通过管道的不同相的流量比和其所占的管截面比并不相等。
因此，根据多相流的这些特点，描述其流动的参数就要比单相的参数要复杂。
（1）流体的质量流量、体积流量和流体的速度参数
多相流体的质量流量 M （ kg /s ），即在单位时间内通过管道的介质流量，体积流量 Q （m ³/s ），即在单位时间内通过管道的介质体积来表示。
对分相流体的流量则可以用分相质量流量k M 、分相体积流量k Q 来表示。
其中，（ k = g ，l ）， g 表示气相，l 表示液相。
则有
l M M M +=g ，l Q Q Q +=g
用管道总的流过通道的截面计算的介质流速为表观速度（Superficial Velocity ）[]4，用k U 来表示。
则有
k k k k k k G A M A Q U ρρ///===，J U U U l g =+=
另外，多相流体流动过程中相间存在着相对速度r u （m/s ）,l g r u u u -=；滑速比（ S ）为多相流中气/液两相速率的比值，l g u u S /=。
此外，还有扩散的快慢kcm V （m/s ）、飘移的速率kj u （m/s ）和混合的速度U （m/s ）等。
（2）多相流流动过程中的压力降
多相流流动过程中的压力及其下降是其基本参数。
多相流流动过程中产生的压力下降与其它参数有着十分紧密的联系，其中它的计算与测量可以作为多相流在今后的工艺优化设计和有关数据的测量提供可靠地参考价值。
除了以上所涉及到的参数外，分相含率、温度、相与相之间的传热系数、相与相之间的传质系数、分布在多相流中的气泡、液滴、颗粒的尺寸大小及分布情况等也都是分析多相流动的一些重要数据。
3当今在多相流测量过程中最常采用的手段[]5
多相流测量手段的要点有两个:1、石油工业中油气水三相流可当做是气液两相流进行总的流量的进行计量；2、对油气水三相流中各相的相分率的计算。
3.1油气水三相流流量的常用计算手段
对油气水三相流可当做是气液两相流进行总的流量的进行计量方法主要有:
1.相关法。
经过两个管道上距离为L 的一模一样的传感器来检测流体中不断变化的流动噪声信号,获得与所测多相流流体的流动情况相关的在时间上相差0τ的两个信号。
建立前后所获得的两信号之间的有关函数,从而得到0τ,进一步可求得平均流速0/τνL =。
2.节流法。
利用节流元件前后不同的流速和压差之间的关系,通过测量压差进而求得流速,然后结合密度计测得密度,最后可以获得流量。
3.容积法。
在单位时间内用标准的恒定体积对流体介质持续不断地进行测量,用排出的流体的恒定容积数来求得流量[]6。
4.涡轮式检测方法。
流体对存在于管内涡轮的力的作用从而使涡轮进行转动,其转动的速度在流速允许的范围内与管内流体的流速成正比,结合其他仪表,如密度计,来进行气、液流量计量[]7。
5.激光多普勒法。
利用多普勒效应来测量多相流的流速,具有简单、高精度、反应快、测量范围宽等特点。
但同时其对管路的要求很高，必须是透明的,并且价格高昂,只能测量多相流中总的流速,在多相流测试中应用很少[]8。
6.PIV(PartiCleImageVeloeimeter)[]9,粒子成像测速法。
通过利用扩散在流动速
度场中微小粒子对光的散射性,用多次曝光方法获得流动速度场中粒子在给定的不同时刻的像的位置,进而测出各粒子在对应时间点在流动速度场中相应位置处的位移,最终得到其相邻的曝光间隔的平均速度。
这是一种新技术,可以进行流场测试,但只能对气相或液相进行测试。
这项技术造价高,管路要求能够看得到,所以在现场使用有很大的困难。
7.过程层析成象技术(PorecssTnolgorPahy,简称TP)[]10。
这项技术是一种以两
相流或多相流为主要研究目标的过程参数二维或三维分布状况的在线实时检测技术。
3.2相含率测量技术[]11
相含率是多相流测量中至关重要的参数。
至今为止使用和研究最常用的方法有下列几种。
1.快速关闭阀门法:在多相流的将要进行测量的流体段的两边分别装上一同操作的可以快速关闭的阀门,当流体的流动趋于平稳时,此刻快速关闭阀门,经过气相和液相的分离，这样就可以得到两个阀门间的体积平均空隙率。
优点是快速关闭阀门法精确快速、重复性能好,在气相和液相两相流中使用最频繁。
缺点是这种方法每次进行使用时都要断开系统,不能在线、实时测量,这样在实际的石油行业中很难得到使用。
2.电学法:
电学法中经常用到的是探针法。
探针法:这种方法测量气液两相流的根本依据是建立在气相导电率与液相导电率有差异的这一特性。
当探针插入气液两相流中时,信号输出f(t):
根据空隙率的概念,在稳定的多相流中,探针所在点的平均空隙率为:
3光学法:当一束光通过含有液滴或气泡的多相流体时,在入射光方向上的光强会逐渐衰减。
衰减的系数与单位体积的相界面积成正比关系。
由此可知，通过测量光经过介质后的衰减强弱,进而可以得到相界面积。
4.密度法:通过测量多相流中混合物的密度进一步计算相分率。
4油气水多相流的测量技术的应用前景[]12
(1)单相流参数的检测技术已经很成熟，以及其测量仪表在油气水多相流的测量过程中的应用依旧是不可替代的研究方向。
(2)利用计算机等现代高科技技术,发明具有高精度、结构简单和稳定性高的多相流传感器及其参数测量仪表是迫在眉睫的。
(3)借助于高科技软件以及图像处理技术,进而得到油气水多相流中多维时空
分布情况。
(4)不断改进和宣传现有的成熟的测量技术。
参考文献
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